Baterai bekerja dengan mengubah energi listrik menjadi kimia saat diisi dan sebaliknya saat mengeluarkan energi. Baterai mobil terdiri dari sel-sel yang masing-masing memiliki tegangan 2 V sehingga baterai 12 V terdiri atas 6 sel dan baterai 6 V terdiri atas 3 sel. Kapasitas baterai ditentukan oleh jumlah bahan aktif, kondisi baterai, dan arus yang dialirkan.

1. Prinsip Kerja Baterai
Baterai adalah suatu proses kimia listrik, dimana pada saatpengisian/cas/charge energi listrik diubah
menjadi kimia dan saatpengeluaran/discharge energi kimia diubah menjadi energi listrik.
Baterai (dalam hal ini adalah aki; aki mobil/motor/mainan) terdiri dari sel-sel dimana tiap sel memiliki
tegangan sebesar 2 V, artinya aki mobil dan aki motor yang memiliki tegangan 12 V terdiri dari 6 sel yang
dipasang secara seri (12 V = 6 x 2 V) sedangkan aki yang memiliki tegangan 6 V memiliki 3 sel yang
dipasang secara seri (6 V = 3 x 2 V).
Baterai 12 Volt
Baterai 6 Volt
Antara satu sel dengan sel lainnya dipisahkan oleh dinding penyekat yang terdapat dalam bak baterai,
artinya tiap ruang pada sel tidak berhubungan karena itu cairan elektrolit pada tiap sel juga tidak
berhubungan (dinding pemisah antar sel tidak boleh ada yang bocor/merembes).
Di dalam satu sel terdapat susunan pelat pelat yaitu beberapa pelat untuk kutub positif (antar pelat
dipisahkan oleh kayu, ebonit atau plastik, tergantung teknologi yang digunakan) dan beberapa pelat untuk
kutub negatif. Bahan aktif dari plat positif terbuat dari oksida timah coklat (PbO2) sedangkan bahan aktif
dari plat negatif ialah timah (Pb) berpori (seperti bunga karang).
Pelat-pelat tersebut terendam oleh cairan elektrolit yaitu asam sulfat (H2SO4).
Saat baterai mengeluarkan arus
1. Oksigen (O) pada pelat positif terlepas karena bereaksi/bersenyawa/bergabung dengan hidrogen (H)
pada cairan elektrolit yang secara perlahan-lahan keduanya bergabung/berubah menjadi air (H20).
2. Asam (SO4) pada cairan elektrolit bergabung dengan timah (Pb) dipelat positif maupun pelat

2. negatif sehigga menempel dikedua pelat tersebut.
Reaksi ini akan berlangsung terus sampai isi (tenaga baterai) habis alias dalam keadaan discharge.
Pada saat baterai dalam keadaan discharge maka hampir semua asam melekat pada pelat-pelat dalam sel
sehingga cairan eletrolit konsentrasinya sangat rendah dan hampir melulu hanya terdiri dari air (H2O),
akibatnya berat jenis cairan menurun menjadi sekitar 1,1 kg/dm3
dan ini mendekati berat jenis air yang 1
kg/dm3
. Sedangkan bateraiyang masih berkapasitas penuh berat jenisnya sekitar 1,285 kg/dm3
. Nah,
dengan perbedaan berat jenis inilah kapasitas isi baterai bisa diketahui apakah masih penuh atau sudah
berkurang yaitu dengan menggunakan alat hidrometer. Hidrometer ini merupakan salah satu alat yang
wajib ada di bengkel aki (bengkel yang menyediakan jasa setrum/cas aki). Selain itu pada
saat baterai dalam keadaan dischargemaka 85% cairan elektrolit terdiri dari air (H2O) dimana air ini bisa
membeku, bak baterai pecah dan pelat-pelat menjadi rusak.
==============================
Ilustrasi baterai dalam keadaan terisi penuh
Ilustrasi baterai saat mengeluarkan arus
Ilustrasi baterai dalam keadaan tak terisi (discharge)
Air memiliki berat jenis 1 kg/dm3
(1 kg per 1000 cm3
atau 1 liter) dan asam sulfat memiliki berat jenis

3. 1,285 kg/dm3
pada suhu 20 derajat Celcius.
kg = kilogram
dm3
= decimeter kubik = liter
cm3
= centimeter kubik / cc (centimeter cubic)
1 dm = 1 liter = 1000 cm3
= 1000 cc
==============================
Saat baterai menerima arus
Baterai yang menerima arus adalah baterai yang sedang disetrum/dicas alias sedang diisi dengan cara
dialirkan listrik DC, dimana kutup positifbaterai dihubungkan dengan arus listrik positif dan kutub negatif
dihubungkan dengan arus listrik negatif. Tegangan yang dialiri biasanya sama dengan tegangan total yang
dimiliki baterai, artinya baterai 12 V dialiri tegangan 12 V DC, baterai 6 V dialiri tegangan 6 V DC, dan
duabaterai 12 V yang dihubungkan secara seri dialiri tegangan 24 V DC (baterai yang duhubungkan seri
total tegangannya adalah jumlah dari masing-maing tegangan baterai: Voltase1 + Voltase2 = Voltasetotal).
Hal ini bisa ditemukan di bengkel aki dimana ada beberapa baterai yang duhubungkan secara seri dan
semuanya disetrum sekaligus. Berapa kuat arus (ampere) yang harus dialiri bergantung juga dari kapasitas
yang dimiliki baterai tersebut (penjelasan tentang ini bisa ditemukan di bagian bawah).
Konsekuensinya, proses penerimaan arus ini berlawanan dengan proses pengeluaran arus, yaitu :
1. Oksigen (O) dalam air (H2O) terlepas karena bereaksi/bersenyawa/bergabung dengan timah (Pb)
pada pelat positifdan secara perlahan-lahan kembali menjadi oksida timah colat (PbO2).
2. Asam (SO4) yang menempel pada kedua pelat (pelat positif maupun negatif) terlepas dan bergabung
dengan hidrogen (H) pada air (H2O) di dalam cairan elektrolit dan kembali terbentuk menjadi asam sulfat
(H2SO4) sebagai cairan elektrolit. Akibatnya berat jenis cairan elektrolit bertambah menjadi sekitar 1,285
(pada baterai yang terisi penuh).
Cairan elektrolit
Pelat-pelat baterai harus selalu terendam cairan elektrolit, sebaiknya tinggi cairan elektrolit 4 - 10 mm
diatas bagian tertinggi dari pelat. Bila sebagian pelat tidak terendam cairan elektrolit maka bagian pada
pelat yang tidak terendam tersebut akan langsung berhubungan dengan udara akibatnya bagian tersebut
akan rusak dan tak dapat dipergunakan dalam suatu reaksi kimia yang diharapkan, contoh, sulfat tidak bisa

4. lagi menempel pada bagian dari pelat yang rusak, sebab itu bisa ditemukan konsentrasi sulfat yang sangat
tinggi dari ruang sel yang sebagian pelatnya sudah rusak akibat sulfat yang sudah tidak bisa lagi bereaksi
dengan bagian yang rusak dari pelat. Oleh karena itu kita harus memeriksa tinggi cairan elektrolit
dalam baterai kendaraan bermotor setidaknya 1 bulan sekali (kalau perlu tiap 2 minggu sekali agar lebih
aman) karena senyawa dari cairan elektrolit bisa menguap terutama akibat panas yang terjadi pada proses
pengisian (charging), misalnya pengisian yang diberikan oleh alternator.
Bagaimana jika cairan terlalu tinggi? Ini juga tidak baik karena cairan elektrolit bisa tumpah melalui lubang -
lubang sel (misalnya pada saat terjadi pengisian) dan dapat merusak benda-benda yang ada
disekitarbaterai akibat korosi, misalnya sepatu kabel, penyangga/dudukanbaterai, dan bodi kendaraan akan
terkorosi, selain itu proses pendinginan dari panasnya cairan elektrolit baterai oleh udara yang ada dalam
sel tidak efisien akibat kurangnya udara yang terdapat di dalam sel, dan juga asam sulfat akan berkurang
karena tumpah keluar; bila asam sulfat berkurang dari volume yang seharusnya maka
kapasitasbaterai tidak akan maksimal karena proses kimia yang terjadi tidak dalam keadaan optimal
sehingga tenaga/kapasitas yang bisa diberikan akan berkurang, yang sebelumnya bisa menyuplai -
katakanlah- 7 ampere dalam satu jam menjadi kurang dari 7 ampere dalam satu jam, yang se belumnya
bisa memberikan pasokan tenaga sampai -katakanlah- 1 jam kini kurang dari 1 jam isi/tenaga baterai sudah
habis.
Penyulfatan
Baterai, digunakan ataupun tidak, akan mengeluarkan isinya(maksudnya tenaga baterai keluar/berkurang
bukan cairan elektrolit). Bila sedang tidak digunakan maka pengeluaran tersebut terjadi secara perlahan
yang biasa disebut pengeluaran isi sendiri (self discharge). Cepat atau lambatnya pengeluaran dipengaruhi
oleh beberapa faktor diantaranya adalah suhu elektrolit. Sebuah baterai tak terpakai yang berisi penuh akan
habis isinya dalam jangka waktu 3 bulan jika elektrolit memiliki suhu 40 derajat Celcius, sedangkan makin
dingin suhunya maka makin lambat isi berkurang, contoh, elektrolit yang bersuhu 20 derajat Celcius isinya
hanya akan hilang setengah bagian (50%) dalam 3 bulan, dan yang bersuhu 15 derajat Celcius isinya hanya
akan berkurang sebesar 7-8% dalam 3 bulan.
Baterai yang sedang mengeluarkan isinya sendiri secara perlahan akan menyulfat. Maksud penyulfatan
adalah sulfat timah (PbSO4) yang terbentuk selama pengeluaran membuat bahan aktif menjadi keras dan
mati.

5. Penyulfatan kadang-kadang bisa dihilangkan dengan pengisian lambat (slow charge) sehingga bagian-
bagian dari timah sulfat (PbSO4) mencapai harga yang normal. Penyulfatan yang sudah terlalu banyak pada
satu baterai tidak mungkin dihilangkan, baterai ini harus diganti. Penggantian cairan elektrolit (biasa dikenal
dengan pengurasan) tidak akan membantu atau tidak akan banyak membantu karena yang sudah rusak
disini adalah pelat-pelatnya, kalaupun berhasil memiliki kapasitas setelah dikuras, dalam waktu yang sangat
singkat (tergantung pada tingkat kerusakan pelat-pelatnya) baterai akan lemah (drop) kembali.
Mengatasi penyulfatan
1. Baterai yang tak terpakai disimpan pada ruangan yang bersuhu rendah (suhu yang lebih dingin).
2. Baterai yang tak terpakai diisi dengan arus pengisian yang sangat rendah yaitu dengan pengisian
perawatan (maintenance charge) sampai penuh, ATAU, baterai diisi secara teratur tiap bulan.
Pada nomor 2, metode yang paling baik adalah dengan pengisian perawatan (maintenance charge), artinya
Anda harus memiliki alat pengisi (charger) (lebih baik lagi kalau kuat arus dari alat tersebut bisa Anda atur
kuat lemahnya) yang secara otomatis menghentikan proses pengisian jika baterai sudah terisi penuh dan
kembali menghidupkan proses pengisian jika isi baterai mulai berkurang (memiliki fitur deteksi). Jika tidak
ada fitur otomatisasi maka terpaksa yang Anda lakukan adalah mengisi baterai secara penuh menggunakan
pengisian lambat (slow charge) tiap bulan. Terpaksa disini disebabkan karena bateraiyang sudah terisi
penuh tidak akan bertambah lagi isinya walaupun tetap terus diisi, selain itu baterai yang terisi penuh akan
kian bertambah panas bila terus diisi/disetrum (overcharging) sehingga beresiko merusaknya, ditambah lagi
dengan terjadinya penguapan gas, dan terutama bahaya kemungkinan meledak yang pada akhirnya
merusakbaterai secara total (sama sekali tidak bisa dipergunakan) dan bahkan berbahaya bagi orang yang
ada disekelilingnya jika cairan asam daribaterai muncrat dan mengenai orang tersebut! Ingat, cairan asam
bisa mengorosi/merusak plat besi, apalagi daging manusia! Termasuk juga cairan accu zur (cairan yang
disikan pada baterai baru yaitu saat pertama kali diisi) cukup korosif! Jadi berhati-hatilah jika berhubungan
dengan cairan accu zur terlebih lagi cairan yang telah ada dalam baterai!
Kapasitas baterai
Kapasitas baterai adalah jumlah ampere jam (Ah = kuat arus/Ampere x waktu/hour), artinya baterai dapat
memberikan/menyuplai sejumlah isinya secara rata-rata sebelum tiap selnya menyentuh tegangan/voltase
turun (drop voltage) yaitu sebesar 1,75 V (ingat, tiap sel memiliki tegangan sebesar 2 V; jika dipakai maka
tegangan akan terus turun dan kapasitas efektif dikatakan sudah terpakai semuanya bila tegangan sel telah
menyentuh 1,75 V). Misal, baterai 12 V 75 Ah. Baterai ini bisa memberikan kuat arus sebesar 75 Ampere

6. dalam satu jam artinya memberikan daya rata-rata sebesar 900 Watt (Watt = V x I = Voltase x Ampere =
12 V x 75 A). Secara hitungan kasar dapat menyuplai alat berdaya 900 Watt selama satu jam atau alat
berdaya 90 Watt selama 10 jam, walaupun pada kenyataannya tidak seperti itu (dijelaskan di bawah ini).
Kembali ke kapasitas baterai, pada kendaraan bermotor kapasitas ini bisa dianalogikan sebagai volume
maksimal tangki bahan bakar namun yang membuat berbeda adalah kapasitas pada baterai bisa berubah-
ubah dari nilai patokannya, jadi mirip tangki bahan bakar mobil yang bahannya terbuat dari k aret. Sebagai
ilustrasi saya beri contoh balon karet, isinya bisa besar jika terus dimasukkan udara atau bisa juga kecil jika
udara yang ditiup sedikit saja. Nah, kapasitas baterai juga tidak tetap, mirip contoh balon karet tadi, dimana
ada tiga faktor yang menentukan besar kecilnya kapasitas baterai yaitu :
 Jumlah bahan aktif
Makin besar ukuran pelat yang bersentuhan dengan cairan elektrolit maka makin besar
kapasitasnya; makin banyak pelat yang bersentuhan dengan cairan elektrolit maka makin besar
kapasitasnya. Jadi untuk mendapatkan kapasitas yang besar luas pelat dan banyaknya pelat
haruslah ditingkatkan, dengan catatan bahwa pelat haruslah terendam oleh cairan elektrolit. Dari
sini Anda kembali bisa menyadari betapa pentingnya bagi pelat-pelat agar terendam oleh cairan
elektrolit karena bagian dari pelat yang tidak terendam sama sekali tidak akan berfungsi bagi
peningkatan kapasitas!
 Temperatur
Makin rendah temperatur (makin dingin) maka makin kecil kapasitas baterai saat digunakan karena
reaksi kimia pada suhu yang rendah makin lambat tidak peduli apakah arus yang digunakan tinggi
atapun rendah. Kapasitas baterai biasanya diukur pada suhu tertentu, biasanya 25 derajat Celcius.
 Waktu dan arus pengeluaran
Pengeluaran lambat (berupa pengeluaran arus yang rendah) mengakibatkan waktu pengeluaran
juga diperpanjang alias kapasitas lebih tinggi. Kapasitas yang dinyatakan untuk bateraiyang umum
pemakaiannya pada pengeluaran tertentu, biasanya20 jam. Contoh: Baterai 12 V 75 Ah bisa
dipakai selama 20 jam jika kuat arus rata-rata yang digunakan dalam 1 jam adalah 3,75 Ampere
(75 Ah / 20 h), sedangkan bila digunakan sebesar 5 Ampere maka waktu pemakaian bukannya 15
jam (75 Ah / 5 A) tapi lebih kecil yaitu 14 jam, sedangkan pada penggunaan Ampere yang jauh
lebih besar, yaitu 7,5 Ampere maka waktu pemakaian bukan 10 jam (75 A / 7,5 A) tapi hanya 7
jam!
Hal ini bisa menjadi jawaban bagi mereka yang menggunakan UPS, misal 500 VA atau 500
Watt.hour, yang mana baterai UPS hanya bertahan lebih kurang 5 - 15 menit untuk komputer yang
memerlukan daya 250 Watt, padahal kalau berdasarkan hitungan kasar seharusnya bisa bertahan

7. selama 2 jam (500 Watt.hour / 250 Watt).
Saya beri satu contoh nyata, sebuah aki kering 12 V dan 18 Ah mencantumkan nilai spesifikasi
sebagai berikut :
20 hr @ 0,9 A = 18 A
5 hr @ 3,06 A = 15,3 A
1 hr @ 10,8 A = 10,8 A
1/2 hr @ 18 A = 9 A
Jika dilihat dari spesifikasi maka aki ini memiliki kapasitas efektif sebesar 18 Ah namun suplai dari
aki sebenarnya hanya bisa dilakukan selama :
- 20 jam jika kuat arus yang dipakai hanya sebesar 0,9 A untuk tiap jam artinya hanya memakai
daya sebesar 10,8 Watt/jam (12 V x 0,9 A) --> Kapasitas = 18 Ah (0,9 A x 20 hour)
- 5 jam jika kuat arus yang dipakai 3,06 A atau berdaya 36,72 Watt/jam (12 V x 3,06 A) --
> Kapasitas = 15,3 Ah (3,06 A x 5 hour)
- 1 jam jika kuat arus yang dipakai 10,8 A atau berdaya 129,6 Watt/jam (12 V x 10,8 A) --
> Kapasitas = 10,8 Ah (10,8 A x 1 hour)
- 1
/2 jam jika kuat arus yang dipakai sama dengan kapasitas efektifnya yang 18 Ah atau berdaya
216 Watt/jam (12 V x 18 A) --> Kapasitas = 9 Ah (18 A x 0,5 hour)
Dari sini Anda sudah bisa menyimpulkan bahwa makin rendah arus yang dikeluarkan/dipergunakan
maka baterai mampu menyuplai dalam waktu yang lebih panjang artinya kapasitasbaterai bisa
sama persis dengan kapasitas efektif sebesar 18 Ah bila menggunakan kuat arus seperduapuluh
dari kapasitas efektifnya (1
/20 x 18 A) dan sebaliknya semakin besar pemakaian arus makin kecil
pula kapasitas baterai yang bahkan bisa cuma mencapai 9 Ah.
Saya pribadi tidak tahu persis apa rumus yang bisa menghitung hubungan flukutasi arus dengan
kapasitas yang dihasilkannya tapi secara kasar -berdasarkan data diatas- pemakain arus sebesar
60% dari kapasitas efektifnya akan bertahan selama 1 jam. Jadi untuk mendapatkan
kapasitas baterai yang bisa menyalakan peralatan berdaya 300 Watt selama satu jam digunakan
perhitungan berikut :
- Dapatkan ukuran Ampere, yaitu 25 A (Ampere (I) = Daya / Voltase = P / V = 300 / 12 = 25)
- Kapasitas efektif dari baterai yang dicari adalah 41,67 Ah (Ampere
/ 60% = 25 x 100
/ 60).
Pengisian baterai/Cas aki/Accu charging
Pengisian arus dialirkan berlawanan dengan waktu pengeluaran isi yang berarti juga bahwa beban aktif dan
elektrolit diubah supaya energi kimia bateari mencapai maksimum.

8. Ada tiga metode pengisian bateari :
1. Pengisian perawatan (maintenance charging) digunakan untuk mengimbangi kehilangan isi (self
discharge), dilakukan dengan arus rendah sebesar 1
/1000 dari kapasitas baterai. Ini biasa dilakukan
padabaterai tak terpakai untuk melawan proses penyulfatan. Bila bateraimemiliki kapasitas 45 Ah maka
besarnya arus pengisian perawatan adalah 45 mA (miliAmpere).
2. Pengisian lambat (slow charging) adalah suatu pengisian yang lebih normal. Arus pengisian harus
sebesar 1
/10 dari kapasitas baterai. Bilabaterai memiliki kapasitas 45 Ah maka besarnya arus pengisian
lambat adalah 4,5 A. Waktu pengisian ini bergantung pada kapasitas baterai, keadaan baterai pada
permulaan pengisian, dan besarnya arus pengisian. Pengisian harus sampai gasnya mulai menguap dan
berat jenis elektrolit tidak bertambah walaupun pengisian terus dilakukan sampai 2 - 3 jam kemudian.
3. Pengisian cepat (fast charging) dilakukan pada arus yang besar yaitu mencapai 60 - 100 A pada waktu
yang singkat kira-kira 1 jam dimana baterai akan terisi sebesar tiga per empatnya. Fungsi pengisian cepat
adalah memberikan baterai suatu pengisian yang memungkinkannya dapat menstarter motor yang
selajutnya generator memberikan pengisian ke baterai.
Hal-hal lain tentang baterai
Baterai yang terawat dengan baik dapat berfungsi sampai beberapa tahun, sebaliknya jika tak
terawat, baterai bisa diganti kurang dari satu tahun! Pemegang baterai yang longgar bisa
menyebabkan baterai tak tahan lama, kabel starter yang rusak dapat mengakibatkan hubungan singkat
sehingga baterai cepat rusak, dan baterai yang kotor dapat menyebabkan arus hilang terutama pada kondisi
cuaca yang lembab.
Gas-gas yang menguap pada waktu pengisian baterai dapat meledak sehingga menggunakan api pada
ruangan dimana baterai diisi terlarang keras! Selain itu ruangan baterai harus dilengkapi dengan ventilasi
yang baik untuk mencegah timbulnya karat karena adanya gas asam sulfur. Campuran timah
pada baterai selalu beracun karena itu diperlukan kebersihan dan kehati-hatian ekstra.
Memeriksa kondisi batere tidak bisa hanya dengan mengukur tinggi tegangan/voltase yang dihasilkan tapi
juga harus dengan memberikan beban pada baterai tersebut.
Bila mengunakan baterai lebih dari satu dimana kondisinya secara keseluruhan sudah lemah maka
seluruh baterai harus diganti jadi tidak bisa hanya sekedar mengganti baterai yang sudah lemah saja!

9. Karena jika sebagian diganti dan sebagian lain masih menggunakan bateraiyang lama maka peralatan listrik
akan menggunakan karakteristik daribaterai terlemah yaitu baterai lama yang masih dipakai dan berakibat
penggantian baterai yang lebih cepat; dalam jangka panjang biayanya justru lebih tinggi daripada
mengganti seluruh baterai sedari awal. Selain itu alat pengisi baterai (charger) akan melihat
keseluruhan bateraisebagai satu kesatuan baterai sehingga baterai lama ada kemungkinan bisa
mengalami overcharging dan baterai baru mengalamiundercharging yang pada akhirnya mengakibatkan
kerusakan bateraisecara total terlebih lagi hasil dari baterai gabungan tersebut menyebabkan peralatan
listrik tidak bekerja/berjalan secara memadai.
Aki kering maupun basah memiliki prinsip kerja yang sama termasuk pengisian arusnya. Jadi substitusi
dimungkinkan terjadi namun perlu diperhatikan karakteristik dari peralatan yang menggunakannya dan
sistem yang ada.